有机金属卤化物钙钛矿CH3NH3PbI3（MAPbI3,MA=CH3NH3+）是一种新型的有机-无机杂化半导体材料,因其优异的光电特性,如光致发光（PL）量子产率和吸收系数高、发射波长可调、发射光谱窄、载流子扩散长度长等,被广泛应用于太阳能电池、发光二极管和半导体激光器等光电光伏器件,成为下一代光电光伏器件方面极具潜力的候选者之一。MAPbI3的光物理特性和光电性能容易受环境影响,诱导的材料缺陷会引起额外的非辐射复合通道,从而影响钙钛矿光致发光量子产率和稳定性以及基于MAPbI3的太阳能电池的能量转换效率。研究钙钛矿环境诱导的非辐射复合动力学,对改善钙钛矿材料性能具有重要意义。目前辐射复合动力学特性及其对钙钛矿光物理特性的影响机制仍未完全厘清,主要原因在于传统研究聚焦于钙钛矿薄膜或体材料,难以避免系综平均效应影响。利用原位探测手段在单粒子水平研究MAPbI3纳米晶体环境诱导的光物理特性,可以消除系综平均效应带来的影响,为进一步理解钙钛矿中非辐射复合驰豫动力学奠定基础。本论文主要研究的内容包括:利用共聚焦-宽场显微成像系统研究了不同气体环境中单个MAPbI3纳米晶体光物理特性;测量了聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）对单个MAPbI3纳米晶体封装过程中光致发光强度的变化;利用时间相关的单光子计数技术研究了纳米晶体光子辐射寿命信息;探究了环境诱导的非辐射复合中心的波动。本论文主要开展的研究工作如下:1.研究了MAPbI3纳米晶体在单粒子水平上的气氛依赖性光致发光响应。在空气环境中,MAPbI3纳米晶体表现出三种光致发光闪烁类型。在N2的诱导下PL表现出不同的响应,表明单个纳米晶体非辐射中心的多样性。此外,在浸入N2之前和去除N2之后,PL的闪烁特性在ON态和OFF态之间发生明显切换,说明单个淬灭位点对纳米晶体闪烁行为有较强的影响。结果表明,钙钛矿材料在空气、O2或N2中的不同光致发光闪烁响应,并非仅与一种缺陷类型有关,而是与多种缺陷类型的结合有关。2.监测了聚甲基丙烯酸甲酯对单个MAPbI3钙钛矿纳米晶体封装过程与解封装过程中光致发光特性的影响,发现PMMA通过钝化钙钛矿晶体的表面缺陷,从而抑制PL的闪烁。而甲苯作为溶剂会导致纳米晶体PL下降。详细地解释了PMMA对纳米晶体缺陷的钝化作用和甲苯溶剂对纳米晶体PL的负面影响。本论文的创新之处在于利用单分子光学原位探测技术,在单粒子水平测量了不同环境中MAPbI3纳米晶体光物理特性的变化;利用共聚焦-宽场相结合的显微成像系统实现了钙钛矿光物理特性的原位实时测量。